(57)【要約】【課題】  高解像度液晶表示装置などのカラー表示装置に用いられるカラーフィルタを製造することができる、簡便かつ生産性に優れる方法を提供すること。【解決手段】  基板上に電極層を介して感光性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光する選択的露光工程、得られた感光性樹脂層を、少なくとも１種の染料または顔料を含む電着可能な溶液中に浸漬して電着することにより、露光工程において露光された部分の上に第１の着色パターンを析出させる電着工程、上記露光工程において未露光である部分に対して、所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光し、その後上記電着工程と同様に電着させることによる、少なくとも１回行われる別の着色パターン形成工程、を包含する、カラーフィルタの製造方法。【選択図】  図２
2006017777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、電極層を介して感光性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光する選択的露光工程、
得られた感光性樹脂層を、少なくとも１種の染料または顔料を含む電着可能な溶液中に浸漬して電着することにより、露光工程において露光された部分の上に第１の着色パターンを析出させる電着工程、
前記露光工程において未露光である部分に対して、所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光し、その後前記電着工程と同様に電着させることによる、少なくとも１回行われる別の着色パターン形成工程、
を包含する、カラーフィルタの製造方法。
【請求項２】
前記感光性樹脂層は、選択的露光によって、露光された部分が電着析出可能な部分となる樹脂層である、請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項３】
前記感光性樹脂層が、
（ａ）ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂、またはｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂、および
（ｂ）露光により酸を生じる光活性剤、
を含有する、請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記感光性樹脂層が、
（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂、
を含有する、請求項１または２記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項５】
選択的露光工程が所定のパターンを形成するフォトマスクを用いて行われ、該選択的露光工程によって未着色部分を有する画素が形成される、請求項１〜４いずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項６】
選択的露光工程が所定のパターンを形成するフォトマスクを用いて行われ、該フォトマスクが、光遮断部、および２種以上の光透過率を有する部分を含む光透過部、を有する、請求項１〜４いずれかに記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項７】
選択的露光工程が、請求項６に記載されるフォトマスクを用いて行われ、および
選択的露光工程と電着工程との間に、アルカリ溶液を用いて感光性樹脂層を現像する現像工程がさらに包含される、
請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれかに記載のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタ。
【請求項９】
請求項８記載のカラーフィルタが有する着色パターン層の上に、第１の電極を形成する、カラーフィルタ基板形成工程、
第２の電極を有する対向基板を形成する対向基板形成工程、
第１の電極と第２の電極とが所定の空間を介在して対向するように、カラーフィルタ基板と対向基板とを配置する配置工程、
配置された両基板の周囲を封止する封止工程、および
カラーフィルタ基板と対向基板との間に形成された所定の空間に、液晶材料を封入する封入工程、
を包含する、液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などのカラー表示装置に用いられるカラーフィルタの製造方法、および得られるカラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などのカラーフィルタは、基板上に着色パターン層を形成することにより製造される。カラーフィルタの主な製造方法として、カラーレジストのフォトリソグラフィー法、印刷法または電着法を用いて、基板上に着色パターン層を形成する方法が挙げられる。
【０００３】
これらの方法の中で、電着法は、荷電高分子および／または荷電粒子を含む溶液に電極を浸漬しそして印加することによって、これらの荷電物を電極上に析出させる方法である。このような電着法によって着色パターンを形成する方法は、得られる着色パターンの寸法精度が優れているという特徴を有する。しかしながらこれらの方法では、得ようとするパターンと同じ電極パターンを事前に準備しなければならない。
【０００４】
このような電極パターンを準備する方法として、フォトリソグラフィー法により形成されたパターンレジストを用いて現像する方法が挙げられる。この方法の概略工程を図１に示す。この方法は、基板に導電層を設け（図１(イ)）、次いでポジ型レジストを塗布し（図１(ロ)）、所定のマスクを介して露光し（図１(ハ)）、次いで現像することによって導電層を露出させ（図１(ニ)）、この状態で電着処理を行うことによって、第１色目の着色パターンが形成される（図１(ホ)）。同様の操作を繰り返すことによって（図１(ヘ)〜）複数色からなる着色パターン層を有するカラーフィルタ（図１(リ)）を形成することができる。しかしながら、このフォトリソグラフィー法は、各色の着色パターンを設ける工程毎にレジストの現像操作が必要である。このため工程が多く煩雑であって、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
特開平６−２５８５１６号公報（特許文献４）は、透明電極上にポリシラン層を形成し、これを紫外線露光することにより着色パターン潜像を形成し、次いで色素を含む電着液中で電着することにより着色パターンを具現化させることによる、ポリシラン層に多色着色パターンを形成する方法が開示されている。これは、簡便かつ生産性に優れたカラーフィルタの製造方法である。この方法は、ポリシラン層中に存在するＳｉ−Ｓｉ結合が紫外線照射により切断されてＳｉＯＨが生成することにより、着色パターンの潜像が形成されると考えられている。しかしながら、このように樹脂骨格そのものを切断することは、着色パターンの寸法精度などの寸法安定性に影響を及ぼす可能性がある。特に近年における、表示装置分野での高解像度化の要請により、着色パターンの寸法安定性についてもさらに高い精度が求められつつある。またこの方法では、樹脂骨格の切断などにより空隙がポリシラン層内に生じ、その部分へ着色材が入り込むことによって着色パターンが形成されるため、所望の着色濃度のフィルタを製造することが困難であった。そのため、鮮やかな色彩を十分に映す液晶表示装置を製造することは困難であった。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１１４５７２号公報
【特許文献２】特開昭６０−１８４６９６号公報
【特許文献３】特開昭６３−２４３２９８号公報
【特許文献４】特開平６−２５８５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題点解決することを課題とする。より特定すれば、本発明は、高解像度液晶表示装置などのカラー表示装置に用いられるカラーフィルタを製造することができる、簡便かつ生産性に優れる方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
基板上に、電極層を介して感光性樹脂層を形成する樹脂層形成工程、
所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光する選択的露光工程、
得られた感光性樹脂層を、少なくとも１種の染料または顔料を含む電着可能な溶液中に浸漬して電着することにより、露光工程において露光された部分の上に第１の着色パターンを析出させる電着工程、
上記露光工程において未露光である部分に対して、所定のパターンに応じて感光性樹脂層の一部を選択的に露光し、その後上記電着工程と同様に電着させることによる、少なくとも１回行われる別の着色パターン形成工程、
を包含する、カラーフィルタの製造方法、
を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。この感光性樹脂層は、選択的露光によって、露光された部分が電着析出可能な部分となる樹脂層である。
【０００９】
本発明の１態様として、上記感光性樹脂層が、
（ａ）ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂、またはｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂、および
（ｂ）露光により酸を生じる光活性剤、
を含有する、カラーフィルタの製造方法が挙げられる。
【００１０】
本発明の他の態様として、上記感光性樹脂層が、
（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂、
を含有する、カラーフィルタの製造方法が挙げられる。
【００１１】
さらに、選択的露光工程が所定のパターンを形成するフォトマスクを用いて行われ、この選択的露光工程によって未着色部分を有する画素が形成される、カラーフィルタの製造方法も提供される。
【００１２】
さらに、選択的露光工程が所定のパターンを形成するフォトマスクを用いて行われ、このフォトマスクが、光遮断部、および２種以上の光透過率を有する部分を含む光透過部、を有する、カラーフィルタの製造方法も提供される。
【００１３】
さらに、選択的露光工程が、上記のフォトマスクを用いて行われ、および
選択的露光工程と電着工程との間に、アルカリ溶液を用いて感光性樹脂層を現像する現像工程がさらに包含される、カラーフィルタの製造方法も提供される。
【００１４】
また、本発明は、上記記載のカラーフィルタの製造方法により得られるカラーフィルタも提供する。
【００１５】
本発明はさらに、上記カラーフィルタが有する着色パターン層の上に、第１の電極を形成する、カラーフィルタ基板形成工程、
第２の電極を有する対向基板を形成する対向基板形成工程、
第１の電極と第２の電極とが所定の空間を介在して対向するように、カラーフィルタ基板と対向基板とを配置する配置工程、
配置された両基板の周囲を封止する封止工程、および
カラーフィルタ基板と対向基板との間に形成された所定の空間に、液晶材料を封入する封入工程、
を包含する、液晶表示装置の製造方法も提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法を用いることによって、繰り返し必要とされるレジストの現像操作を経ることなく、電着処理によってカラーフィルタを製造することができる。本発明により、簡便かつ生産性に優れたカラーフィルタの製造方法が提供される。そして本発明の方法によって、感光性樹脂層の上に着色パターン層を形成することができる。本発明により得られるカラーフィルタは、感光性樹脂層の上に着色パターン層が形成されることによって、高いＰＶＣ値を有する着色部を有することができる。しかも、高ＰＶＣであって着色パターン層の厚さが薄い層を形成することができ、かつこれらの着色パターン層は感光性樹脂層との密着性にも優れる。こうして、解像度および高色純度に優れるカラーフィルタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
感光性樹脂層
本発明の方法において、感光性樹脂層は、露光により性質が変化する樹脂層である。本発明における感光性組成物は、露光された部分は後の電着処理において電着析出可能な部分となり、そして露光されていない部分については、電着処理において電着析出は生じない。
【００１８】
このような感光性樹脂層の一態様として、
（ａ）ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂またはｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂、および
（ｂ）露光により酸を生じる光活性剤、
を含有する感光性樹脂層が挙げられる。
【００１９】
（ａ）ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂またはｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂（以下、これらの樹脂を樹脂（ａ）と記載することもある。）が有する、ｔ−ブチル基およびｔ−ブチルオキシカルボニル基は、酸の存在下で切断される保護基である。つまり、樹脂（ａ）は、酸によって切断される保護基で保護された基を有する樹脂である。
【００２０】
ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基は、露光により酸の発生によって保護基が切断され、それによりイソブテンガスが発生すると考えられる。またｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基は、露光による酸の発生によって保護基が切断され、それにより炭酸ガスとイソブテンガスが発生すると考えられる。そして、露光された部分は、電着析出が可能となる程度に通電性が生じる。理論に拘束されるものではないが、これらのガスの発生が通電性付与に関わっていると考えられる。
【００２１】
そして本発明においては、感光性樹脂層に含まれる樹脂について、露光により切断が生じる部分は、カルボキシル基またはフェノール基などの基の保護基の部分であり、主鎖の部分ではない。そのため、このような保護基の脱保護が生じても主鎖の樹脂骨格そのものは切断されない。本発明においては、このような保護基の脱保護を伴いそして主鎖の切断を伴わないことにより、着色パターンの寸法安定性などが確保される。本発明の方法を用いることにより、高い選択性を伴って部分的に電着析出させることができ、そして感光性樹脂層に、高精度である着色パターンを形成することができるという、優れた利点を有する。
【００２２】
ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂は、ｔ−ブチルエステル基を有するモノマーと、エチレン性不飽和化合物などの他の重合性化合物とを重合させることによって、容易に調製することができる。ｔ−ブチルエステル基を有するモノマーとして、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸のｔ−ブチルエステルを用いることができる。ｔ−ブチルエステルを形成するα，β−エチレン性不飽和カルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、プロトン酸などのモノカルボン酸；マレイン酸、フマル酸、シタラコン酸、メサコン酸、イタコン酸などのジカルボン酸；無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物；マレイン酸モノエチル、フマル酸モノエチル、イタコン酸モノエチルなどのジカルボン酸のモノエステル類などが挙げられる。これらの１種を単独で用いてよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
このような、ｔ−ブチルエステル基を有するモノマーと反応しうる、他のエチレン性不飽和化合物としては、例えばメタクリル酸アルキルエステル（例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレートなど）、アクリル酸アルキルエステル（例えば、イソブチルアクリレート、メチルアクリレートなど）、メタクリル酸環状アルキルエステル（例えば、シクロヘキシルメタクリレート、２−メチルシクロヘキシルメタクリレートなど）、アクリル酸環状アルキルエステル（例えば、シクロヘキシルアクリレート、２−メチルシクロヘキシルアクリレートなど）、メタクリル酸アリールエステル（例えば、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなど）、アクリル酸のアリールエステル（フェニルアクリレート、ベンジルアクリレートなど）、ジカルボン酸のジエステル（例えば、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジエチルなど）、メタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル（例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレートなど）、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｎ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メトキシスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ビニルアルコールなどが挙げられる。これらの１種を単独で用いてよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００２４】
これらのｔ−ブチルエステル基を有するモノマーと他のエチレン性不飽和化合物とを重合することによって、ｔ−ブチル基で保護されたカルボキシル基を側基として有する樹脂を調製することができる。ｔ−ブチルエステル基を有するモノマー２０〜９０重量％、他のエチレン性不飽和化合物８０〜１０重量％の量で重合するのが好ましい。重合反応は通常の方法が用いられ、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの方法が一般的である。こうして得られるポリマーは、数平均分子量５００〜３００００の範囲であるのが好ましい。本明細書に記載する数平均分子量は、ＧＰＣを用いて測定することができる。
【００２５】
また、ｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂は、ｔ−ブチルオキシカルボニル−オキシ基とエチレン性不飽和基とを有する芳香族化合物と、他の重合性化合物とを重合させることによって、容易に調製することができる。このような芳香族化合物として、例えばｐ−ｔ−ブトキシカルボニルオキシ−α−メチルスチレン、ｐ−ｔ−ブトキシカルボニルオキシスチレン、ｔ−ブチル−ｐ−ビニルベンゾエート、ｔ−ブチル−ｐ−イソプロペニルフェニルオキシアセテート等が挙げられる。これらの１種を単独で用いてよく、また２種以上を混合して用いてもよい。そして他の重合性化合物としては、上記のエチレン性不飽和化合物などを用いることができる。
【００２６】
これらの樹脂を重合することによって、ｔ−ブチルオキシカルボニル基で保護されたフェノール基を有する樹脂を調製することができる。ｔ−ブチルオキシカルボニル−オキシ基とエチレン性不飽和基とを有する芳香族化合物２０〜９０重量％、他のエチレン性不飽和化合物８０〜１０重量％の量で重合するのが好ましい。重合反応は通常の方法が用いられ、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの方法が一般的である。こうして得られるポリマーは、数平均分子量５００〜３００００の範囲であるのが好ましい。
【００２７】
重合に用いられる溶媒としては、具体的には、例えばメタノール、エタノールなどのアルコール類；テトラヒドロフランなどのエーテル類；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類；メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類；ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなどのジエチレングリコール類；プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテルなどのプロピレングリコールモノアルキルエーテル類；プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、２−ブトキシプロピオン酸メチル、２−ブトキシプロピオン酸エチル、２−ブトキシプロピオン酸プロピル、２−ブトキシプロピオン酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−メトキシプロピオン酸エチル、３−メトキシプロピオン酸プロピル、３−メトキシプロピオン酸ブチル、３−エトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、３−エトキシプロピオン酸プロピル、３−エトキシプロピオン酸ブチル、３−プロポキシプロピオン酸メチル、３−プロポキシプロピオン酸エチル、３−プロポキシプロピオン酸プロピル、３−プロポキシプロピオン酸ブチル、３−ブトキシプロピオン酸メチル、３−ブトキシプロピオン酸エチル、３−ブトキシプロピオン酸プロピル、３−ブトキシプロピオン酸ブチルなどのエステル類が挙げられる。これらの溶媒の使用量は、反応原料１００重量部当たり、好ましくは２０〜１,０００重量部である。
【００２８】
上記重合で用いることができる重合開始剤としては、一般的にラジカル重合開始剤として知られているものが使用でき、例えば２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス−（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ化合物；ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシピバレート、１，１’−ビス−（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、ターシャルブチルペルオキシ−２−エチルヘキサノエートなどの有機過酸化物；および過酸化水素が挙げられる。ラジカル重合開始剤として過酸化物を用いる場合には、過酸化物を還元剤とともに用いてレドックス型開始剤として用いてもよい。
【００２９】
（ｂ）露光により酸を生じる光活性剤としては、光に曝された時に強い酸を生じる全ての物質を用いることができる。最も好ましい光活性剤はアリールヨードニウム塩またはポリアリールスルホニウム塩である。ポリアリールセレニウム塩も有効である。置換されたアリールジアゾニウム塩も同様に用いられる。本発明における塩の最も好ましい対アニオンは、テトラフルオロホウ素酸塩、ヘキサフルオロアンチモン酸塩、ヘキサフルオロヒ素酸塩およびヘキサフルオロリン酸塩などの錯体金属ハロゲン化物である。光活性剤（ｂ）の使用量は、樹脂（ａ）１００重量部に対して１〜１００重量部の範囲であり、５〜５０重量部であるのがより好ましい。感光性樹脂層が露光されることにより、光活性剤（ｂ）から酸が発生し、そしてこの酸が樹脂（ａ）のｔ−ブチル基またはｔ−ブチルオキシカルボニル基を切断することとなる。
【００３０】
また感光性樹脂層の他の態様として、
（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂、
を含有する感光性樹脂層が挙げられる。
【００３１】
（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂は、樹脂にジアゾナフトキノンスルホン酸ハライドが導入された樹脂である。ジアゾナフトキノンスルホン酸ハライドとして、例えば、１,２−ジアゾナフトキノン−４−スルホン酸ハライド、１,２−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸ハライド、１,２−ジアゾナフトキノン−６−スルホン酸ハライド、２,１−ジアゾナフトキノン−４−スルホン酸ハライド、２,１−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸ハライドなどを挙げることができる。これらのうち好ましい化合物は、１,２−ジアゾナフトキノン−４−スルホン酸ハライド、１,２−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸ハライドなどが挙げられる。樹脂に導入されたジアゾナフトキノンスルホン酸は感光剤として作用する。
【００３２】
ジアゾナフトキノンスルホン酸ハライドと反応させる樹脂として、例えば、（メタ）アクリル酸共重合体、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、オレフィン樹脂、マレイン酸変性樹脂、変性アルキッド樹脂などが挙げられる。この中でもアルカリ可溶性樹脂を用いるのが好ましい。アルカリ可溶性樹脂を用いて調製された（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂は、後記する、現像工程を包含するカラーフィルタの製造方法にも、用いることができるからである。特に、（メタ）アクリル酸共重合体またはフェノール樹脂などのアルカリ可溶性樹脂を用いるのがより好ましい。なお本明細書に記載する「（メタ）アクリル酸」とは「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味する。
【００３３】
（メタ）アクリル酸共重合体は、（メタ）アクリル酸と他のラジカル重合性モノマーとを重合させることによって調製することができる。（メタ）アクリル酸としては、例えばメタクリル酸、アクリル酸またはこれらのα−位のハロアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ニトロもしくはシアノにより置換された置換誘導体が挙げられ、その他にもｏ−、ｍ−、ｐ−ヒドロキシスチレンまたはこれらのアルキル、アルコキシ、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステルもしくはカルボキシにより置換された置換誘導体などを挙げることができる。これらは１種のみを用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。
【００３４】
また、その他のラジカル重合性モノマーとしては、例えばスチレンまたはスチレンのα−、ｏ−、ｍ−、ｐ−アルキル、アルコキシ、ハロゲン、ハロアルキル、ニトロ、シアノ、アミド、エステルにより置換された置換誘導体；ブタジエン、イソプレン、ネオプレン等のオレフィン類；メタクリル酸またはアクリル酸のメチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒ−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、イソアミルヘキシル、シクロヘキシル、アダマンチル、アリル、プロパギル、フェニル、ナフチル、アントラセニル、アントラキノニル、ピペロニル、サリチル、シクロヘキシル、ベンジル、フェネシル、クレシル、グリシジル、１,１,１−トリフルオロエチル、パーフルオロエチル、パーフルオロ−ｎ−プロピル、パーフルオロ−ｉ−プロピル、トリフェニルメチル、ジシクロペンタニル、クミル、３−（Ｎ,Ｎ−ジメチルアミノ）プロピル、３−（Ｎ,Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、フリルもしくはフルフリルエステル；メタクリル酸またはアクリル酸のアニリドもしくはアミド、またはＮ,Ｎ−ジメチル、Ｎ,Ｎ−ジエチル、Ｎ,Ｎ−ジプロピル、Ｎ,Ｎ−ジイソプロピルもしくはアントラニルアミド、アクリロニトリル、アクロレイン、メタクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルピリジン、酢酸ビニル、Ｎ−フェニルマレインイミド、Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル）マレインイミド、Ｎ−メタクリロイルフタルイミド、Ｎ−アクリロイルフタルイミド等を用いることができる。上記のうち、メタクリル酸、アクリル酸、ｏ−，ｍ−，ｐ−ヒドロキシスチレンなどが好ましく使用される。なお、これらは１種のみを用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。
【００３５】
これらの樹脂を重合させることによって、（メタ）アクリル酸共重合体を得ることができる。なお、重合方法、重合に用いることができる溶媒および重合開始剤はいずれも、上記のものを用いることができる。重合における、（メタ）アクリル酸と他のラジカル重合性モノマーとの好ましい割合は、（メタ）アクリル酸１００重量部に対して他のラジカル重合性モノマー５０〜６００重量部、好ましくは１００〜４００重量部、特に好ましくは２００〜３００重量部である。上記範囲から外れる場合は、電着析出が困難となる場合がある。
【００３６】
フェノール樹脂は、フェノール類（フェノール、ｏ−、ｍ−、ｐ−クレゾール、キシレノールなど）とホルムアルデヒドとの縮合反応によって得られる樹脂である。このような樹脂として、例えば、ノボラック樹脂、レゾール樹脂、クレゾール−ノボラック樹脂などが挙げられる。
【００３７】
これらの樹脂に、ジアゾナフトキノンスルホン酸ハライドを導入ことによって、（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂を調製することができる。ジアゾナフトキノンスルホン酸ハライド導入する方法は、これらの樹脂が有する酸性基（カルボキシル基、フェノール基など）または塩基性基（アミノ基など）とジアゾナフトキノンスルホン酸ハライドとを、酸性基または塩基性基：スルホニルハライドの当量比１：０．１〜１：１０の割合で反応させる方法が挙げられる。これらの反応に用いられる溶媒として、上記した重合に用いられる溶媒を用いることができる。当量比が上記範囲から外れる場合、例えばスルホニルハライドの当量比が上記下限範囲から外れる場合は電着析出性能が劣る恐れがある。またこの当量比が上記上限範囲から外れる場合は膜特性が劣る恐れがあり、特に着色性が高くなりすぎて膜透明性が損なわれる恐れがある。
【００３８】
こうして得られる（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂は、単独で用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂は、数平均分子量５００〜１０００００であるのが好ましい。
【００３９】
（ｃ）ジアゾナフトキノン導入樹脂は、１８０〜５００ｎｍの波長を有する光を照射することによって、ジアゾナフトキノンがインデンカルボン酸となり、そしてこの変換に伴って窒素などのガスが発生する。そして露光された部分は、電着析出が可能となる程度に通電性が生じる。理論に拘束されるものではないが、これらのガスの発生が通電性付与に関わっていると考えられる。
【００４０】
染料もしくは顔料を含む電着可能な溶液
本発明で使用される、少なくとも１種類の染料もしくは顔料を含む電着可能な溶液としては、自体公知のものが使用できる。
【００４１】
具体的には、
（１）酸基を有する樹脂を、無機アルカリ、有機アミン等で中和し、染料もしくは顔料とともに水を主体とする溶媒に溶解もしくは分散させた、アニオン電着型水溶液もしくは水分散液、
（２）塩基性基を有する樹脂を酸で中和し、染料もしくは顔料とともに水を主体とする溶媒に溶解もしくは分散させた、カチオン電着型水溶液もしくは水分散液、
（３）荷電した界面活性剤のミセル水溶液中に非水溶性の染料もしくは顔料を可溶化した水溶液あるいは分散した水分散液、
などが挙げられる。
【００４２】
上記（１）のタイプに属する樹脂としては、天然乾性油とマレイン酸の付加物、カルボキシル基を導入したアルキド樹脂、マレイン酸を付加したエポキシ樹脂、カルボキシル基を導入したポリブタジエン樹脂、(メタ)アクリル酸とビニルモノマーとの共重合体などがあげられる。この中で、(メタ)アクリル酸共重合体またはオイルフリーポリエステル樹脂などが、光透過性に優れており好ましい。
【００４３】
上記（２）のタイプに属する樹脂としては、アミン化合物とエポキシ樹脂を反応させて得られるアミン付加エポキシ樹脂、アミン化合物とエポキシ化ポリブタジエンを反応させて得られるアミン付加エポキシ化ポリブタジエン樹脂、第３級アミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルとビニルモノマーの共重合体などがあげられる。この中で、(メタ)アクリル酸エステル共重合体が、光透過性に優れており好ましい。
【００４４】
上記（３）のタイプに属する界面活性剤としては、プラスもしくはマイナスに荷電したものであればよい。プラスに荷電したものの例としては、塩化ベンザルコニウム、ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩、イミダゾリニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩などが挙げられる。マイナスに荷電したものの例としては、脂肪族カルボン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、スルホコハク酸塩などが挙げられる。
【００４５】
これらの界面活性剤のうち、ポリ(オキシエチレン)１１−フェロセニルウンデシルエーテル、フェロセニルメチルドデシルジメチルアンモニウムブロマイド、フェロセニルウンドデシルピリジニュウムブロマイド等が好適である。
【００４６】
本発明に用い得る染料としては、自体公知のものが使用でき、直接染料、酸性染料、塩基性染料、油溶性染料、分散染料が挙げられる。本発明に好適に使用し得る染料のＣ.Ｉ.Ｎｏ．の例を以下に示す。
【００４７】
直接染料としては、ダイレクト・イエロー(Direct Yellow)４４、ダイレクト・レッド(Direct Red)２３、ダイレクト・レッド７９、ダイレクト・ブルー(Direct Blue)２５、ダイレクト・ブルー８６、ダイレクト・グリーン(Direct Green)５９などが挙げられる。
【００４８】
酸性染料としては、アシッド・イエロー(Acid Yellow)３８、アシッド・イエロー９９、アシッド・バイオレット(Acid Violet)４９、アシッド・ブルー(AcidBlue)４０、アシッド・ブルー８３、アシッド・グリーン(Acid Green)２５、アシッド・グリーン１８などがあげられる。
【００４９】
塩基性染料としては、ベーシック・レッド(Basic Red)１２、ベーシック・バイオレット(Basic Violet)７、ベーシック・バイオレット１０、ベーシック・バイオレット４０、ベーシック・ブルー(Basic Blue)１、ベーシック・ブルー７、ベーシック・ブルー２６、ベーシック・ブルー７７、ベーシック・グリーン(Basic Green)１およびベーシック・イエロー(Basic Yellow)２１などが挙げられる。
【００５０】
油溶性染料としては、ソルベント・レッド(Solvent Red)１２５、ソルベント・レッド１３２、ソルベント・レッド８３、ソルベント・レッド１０９、ソルベント・ブルー(Solvent Blue)６７、ソルベント・ブルー２５、ソルベント・イエロー(Solvent Yellow)２５、ソルベント・イエロー８９、ソルベント・イエロー１４６などが挙げられる。
【００５１】
分散染料としては、ディスパース・レッド(Disperse Red)６０、ディスパース・レッド７２、ディスパース・ブルー(Disperse Blue)５６、ディスパース・ブルー６０、ディスパース・イエロー(Disperse Yellow)６０などが挙げられる。
【００５２】
これらの中で特に耐熱性、耐光性に優れる、直接染料、酸性染料および含金属系の油溶性染料がカラーフィルタ材料として適する。
【００５３】
本発明に使用する顔料は、自体公知の無機顔料、有機顔料が使用できる。無機顔料としては、ピグメント・イエロー(Pigment Yellow)３４、ピグメント・イエロー３７、ピグメント・レッド(Pigment Red)１０１、ピグメント・レッド１０５、ピグメント・レッド１０８、ピグメント・バイオレット(Pigment Violet)１６、ピグメント・ブルー(Pigment Blue)２７、ピグメント・ブルー２９、ピグメント・グリーン(Pigment Green)１７、ピグメント・グリーン１８、ピグメント・ブラック(Pigment Black)７などが挙げられる。
【００５４】
有機顔料としては、ピグメント・レッド(Pigment Red)１７７、ピグメント・レッド２２０、ピグメント・レッド２２１、ピグメント・レッド５３:１、ピグメント・ブルー(Pigment Blue)１５:３、ピグメント・ブルー１５、ピグメント・ブルー６０、ピグメント・グリーン(Pigment Green)７、ピグメント・グリーン３６、ピグメント・バイオレット(Pigment Violet)２３、ピグメント・バイオレット３７、ピグメント・イエロー(Pigment Yellow)８３などが挙げられる。
【００５５】
電着可能な溶液の調製方法としては、樹脂を含むアニオン型電着溶液の場合には、酸基を有する樹脂を塩基により中和して水溶液または水分散液とし、これに染料もしくは顔料を溶解もしくは分散させて調製する。分散手段として３本ロールミル、ＳＧミル、超音波ホモジナイザー、メカニカルホモジナイザーなどが使用される。顔料を使用する場合は、これを微粒子にすることによって、透明性の高い着色パターン層を得ることができる。顔料の粒子径が０.４μm以下になるように分散および要すれば分級することが好ましい。その後、顔料濃度が３〜２０％になるように水で希釈し、必要に応じて溶剤を加えて電着溶液とする。さらにヘキサメトキシメチルメラミンなどのアミノ樹脂を架橋剤として加えることで熱硬化型の電着溶液を作製することができる。水溶性の染料を用いる場合は、分散工程は必要とされないが、油溶性染料や分散染料の場合には顔料と同様に分散を行い微粒化させることが必要である。
【００５６】
樹脂を含むカチオン電着溶液の調製方法としては、塩基性基を有する樹脂を酸により中和して水溶液または水分散液とし、上述のアニオン型電着溶液の場合と同様に染料もしくは顔料を溶解もしくは分散させて調製する。架橋剤を加えて、電着された被膜が架橋構造を形成するようにしてもよい。例えば両末端アミン変性エポキシ樹脂とブロックイソシアネートを用いたものは、電着して被膜を形成した後、加熱乾燥することによって、ブロックイソシアネートからイソシアネートを生成し、これがアミン変性エポキシ樹脂のアミノ基または水酸基と反応し架橋構造を形成する。ブロックイソシアネートとしてはヘキサメチレンジイソシアネートやキシレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどとフェノールやメチルエチルケトンオキシムなどとのブロック体を使用することができる。
【００５７】
界面活性剤と染料もしくは顔料からなる電着溶液の作製方法としては、水性媒体中に上記の界面活性剤および染料もしくは顔料をいれて作製する。顔料の場合は、メカニカルホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、三本ロールミル、ＳＧミル等を用い顔料を微粒子化する。その操作で顔料は水性媒体中に均一に分散あるいは可溶化して分散液あるいは水溶液となる。界面活性剤の濃度は、特に制限はないが、限界ミセル濃度以上であることが好ましい。電気伝導度を調節するために必要に応じて支持電解質を加えてよい。硫酸塩(リチウム、カリウム、ナトリウム等の塩)、酢酸塩(リチウム、カリウム、ナトリウムなどの塩)が好適である。
【００５８】
カラーフィルタの製造方法
本発明のカラーフィルタの製造方法に用いられる基板は、基本的には透明であって、そして着色パターン層を形成した後も透明性が害されない程に耐溶剤性を有するものが好ましく使用される。しかし、液晶表示等の表示装置が反射型である場合は、表示装置内におけるカラーフィルタの配置位置によっては不透明の基板を使用することもできる。基板として具体的には、ポリエステルフィルム、ポリエーテルスルホンフィルムおよびガラス板などを用いることができる。基板としてガラス板を用いるのが好ましい。基板の厚さは、用いる材質の強度に応じて変化する。例えばガラス板を基板として用いる場合は、カラーフィルタ材料としての強度の観点から０．２〜１．２ｍｍの範囲の厚さのものが好ましい。
【００５９】
本発明の方法においては、このような基板上にまず電極層を形成する。基板が透明である場合は、ＩＴＯ（酸化インジウムと酸化スズとの混合酸化物）および導電性高分子などの透明電極物質からなる電極層を形成する。基板が不透明である場合は上記の透明電極物質に加えて、金属薄膜などの電極物質を用いることができる。これらの電極層は、スパッタリング法、スプレー法またはスピンコート法などを用いて、基板上に形成することができる。このような電極層を形成することによって、基板の電着処理が可能となる。
【００６０】
次いでこの電極層の上に感光性樹脂層が設けられる。設けられる感光性樹脂層と基板との間には電極層が介在することとなる。感光性樹脂層を形成する方法は、均一な厚さの樹脂層を形成することができる方法であれば特に限定されない。一般にスピンコート法などを用いることができ、またこの方法が好ましい。感光性樹脂層の形成工程で用いられる有機溶媒は、感光性樹脂層に含まれる成分を溶解することができる蒸発性有機溶剤であれば特に限定されない。トルエンおよびn−デカンが好適に用いられる。
【００６１】
感光性樹脂層の厚みは、乾燥厚さとして０．１〜１００μｍに形成するのが好ましい。乾燥厚さが１００μｍを超える場合は、露光部の通電性が低くなり、電着析出性が劣るおそれがある。また乾燥厚さが０.１μｍ未満である場合は、非露光部の電着時におけるバリヤー性能が低くなり、精度のよいパターンを形成することが困難となるおそれがある。
【００６２】
得られるフィルタ材料に着色パターン層を形成する工程の一例を、図２を用いて説明する。図２中、（Ａ）は基板１と電極層２とを有するフィルタ材料であり、そして（Ｂ）は、基板上に、電極層２を介して感光性樹脂層３が形成されたフィルタ材料である。まず、図２（Ｃ）に示すように、上述のようにして得られた基板１と電極層２と感光性樹脂層３からなるフィルタ材料に、光源による光を照射して、所定のパターンに応じて感光性樹脂層を選択的に露光させる。光の照射は、感光性樹脂層の上に重ねられたパターンのマスクフイルム５を通して行われる。
【００６３】
本発明の露光で用いられる光源は、光活性剤（ｂ）またはジアゾナフトキノン導入樹脂（ｃ）などを活性化させる波長領域である１８０〜５００ｎｍの波長を有するものであればよい。中でも２５０〜４５０ｎｍの波長を有するものを用いるのが、より精度の優れるパターンを得ることができるため、好ましい。このような光源として、中圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプなどが例示される。露光における照射は、好ましくは、０.０１〜１０Ｊ／ｃｍ２の光量で行われる。照射光量が０．０１Ｊ／ｃｍ２未満である場合は、電着処理における析出性が低下するおそれがある。また照射光量が１０Ｊ／ｃｍ２を超える場合は、感光性樹脂層の形態保持が困難となりパターン精度に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００６４】
次に、マスクフイルム５を取り外して、そして選択的露光を行ったフィルタ材料を電着溶液に浸漬し、電極層を陰極、もしくは陽極として電着する。選択的露光によって、感光性樹脂層は図２（Ｄ）に示されるように部分的に電着可能となる。そして電着処理を施すことにより、図２（Ｅ）に示されるように、感光性樹脂層のうち露光された部分に第１の着色パターンが析出する。なおこの図２（Ｅ）の操作では、黒色に着色された電着溶液を用いており、ブラックマトリックスとなる黒色部が析出している。
【００６５】
第１の着色パターンが析出したフィルタ材料は、電着液を除去した後に乾燥させる。電着液を除去する方法としては、水洗する方法およびエアブローで吹き飛ばす方法等を用いることができる。
【００６６】
乾燥は、溶媒を系外に除去できる温度および時間条件において行われる。さらに続けて着色を行う場合は、８０℃１０分以上の条件で乾燥して、混色を防ぐのが好ましい。こうして、第１の着色パターンが形成される。
【００６７】
電着可能な溶液が、ミセル電解溶液の場合には、混色を防止する方法として、使用する顔料の酸化電位をボルタンメトリーで測定し、酸化電位の高い顔料から電解により感光性樹脂層に析出させるという方法を用いることもできる。この方法を用いることによって、乾燥工程を省くことができる。例えば、塩素化銅フタロシアニン(CI Pigment Green 7)と銅フタロシアニン(CI Pigment Blue 15)の酸化電位は各々、１.２Ｖ，０.９Ｖであり、先に塩素化銅フタロシアニンのミセル溶液を用いて、１.２Ｖで感光性樹脂層をグリーン色に着色する。続いて銅フタロシアニンのミセル溶液を用いて、０.９Ｖで電解すると、先に電解析出した塩素化銅フタロシアニンは酸化されず、通電性がないために、その上には析出せず混色を防止することができる。
【００６８】
カラーフィルタを製造する場合は、次いで、図２（Ｆ）に示すように、マスクフイルム５’を用いて、感光性樹脂層を異なるパターンで露光させる。次いで、電着可能な溶液として他の色相を示す染料または顔料を用いること以外は、上記第１の着色パターンの形成と同様に処理することによって、図２（Ｈ）に示すように、第１の着色パターンと第２の着色パターンとを有するフィルタ材料が得られる。なお図２（Ｈ）では、赤色に着色された電着溶液を用いており、赤（Ｒ）のサブ画素が析出している。ここで用いられるマスクフイルム５’は、一般に、図２（Ｆ）に示すように、感光性樹脂層の上記第１パターン着色工程で着色されたパターン部分を覆い、着色されていない部分が露光されるようなマスクパターンを有するものである。
【００６９】
さらに、所望の場合は、図２（Ｉ）に示すように、マスクフイルム５’’を用いて、感光性樹脂層に異なる着色パターンに基づいて露光させること、さらに他の色相の染料、顔料を用いること以外は上記第１の着色パターン形成工程と同様にして、図２（Ｋ）に示すように、他の色のサブ画素を形成することができる。同様の工程を繰り返すことにより、図２（Ｎ）に示すような、多色にパターン着色されたフィルタ材料を作製することができる。このようにして、各色の着色パターンを有する着色パターン層を、基材上に形成することができる。
【００７０】
上記の図２を用いた概略説明では、予めブラックマトリックスを形成したフィルタ材料にＲＧＢ３原色のパターン着色を行っているが、これらの着色の順序は特に制限されるものではない。例えば、ブラックマトリックスを形成する前に、ＲＧＢ３原色のパターン着色を行ってもよい。ＲＧＢ３原色のパターン着色の順序も制限されるものではない。
【００７１】
また、上記例では、各着色パターン形成工程で感光性樹脂層に形成される着色パターンは、互いに重複しないように形成されている。しかしながら、本発明においては必ずしも互いに重複しないように着色パターンを形成することに限定されるものではない。
【００７２】
こうして全ての着色パターンを形成した後に、後処理を施してもよい。後処理として、例えば波長１８０〜５００ｎｍの光線を、光量０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ２で基板全体に照射すること、または得られた基板全体を５０〜３００℃に加熱すること、などが挙げられる。これらの後処理は２種以上組み合わせて行ってもよい。このような後処理によって、架橋反応が引き起こされ、形成された着色パターン層をより良好に固着させることができる。この架橋反応は、露光によって生じた感光性樹脂層中の酸基が縮合反応することによって起こると考えられる。
【００７３】
上述のように、本発明の方法においては、着色パターン形成のために湿式現像工程を包含するフォトリソグラフィー工程が不要である。さらに、混色を防止するための防染層を用いる必要がない。その結果、着色カラーフィルタの製造方法の工程を著しく簡略化することができる。また、本発明により、優れたパターン精細度を有するカラーフィルタを製造することができる。さらに、着色材として耐熱性、耐光性に優れた顔料を使用できるので、カラーディスプレー製造時の加熱工程での着色材の劣化を防ぐことができる。
【００７４】
本発明により得られる着色パターン層は、電着処理によって形成される。そして本発明により得られる着色パターン層は、感光性樹脂層の上に形成される。感光性樹脂層の上に着色パターン層が形成されることによって、高いＰＶＣ(pigment volume concentration)値を有する着色部を得ることができる。具体的にはＰＶＣ値が１〜９５％、さらには４０〜９５％である着色パターン層を形成することができる。例えば、顔料または染料を樹脂層中に沈着させる方法などでは、顔料または染料を既に存在する樹脂層中に導入する方法であるため、高ＰＶＣ値の着色部を得るのは困難である。しかしながら、本発明により得られる着色パターン層の着色部は、樹脂層中への導入により形成されるのではなく、樹脂層の上に形成される。このため、高ＰＶＣ値の実現が可能となる。高ＰＶＣ値の着色パターン層が有する利点として、鮮明な色および高彩度表示が可能な表示装置を得ることができることが挙げられる。なおＰＶＣとは、乾燥塗膜中に含まれる顔料の体積百分率である。また本発明においては、感光性樹脂層の上に着色パターン層が形成されると考えられるが、これは感光性樹脂層に着色材が入り込むことを排除するものではない。例えば、感光性樹脂層の表層部において着色材が入り込むことも考えられる。しかしながら、このような場合であっても、本発明の方法においては少なくとも感光性樹脂層の表面上に着色パターン層が形成される。
【００７５】
また本発明の方法において、感光性樹脂層は、電着可能な領域を特定する効果と併せて、得られたカラーフィルタにおいて基板と着色パターン層との固着を強化する接着層としても作用する。本発明により得られるカラーフィルタは、この感光性樹脂層の接着作用により、ラビングの摩耗などの物理的接触に対する耐久性にも優れている。
【００７６】
図３は、本発明のカラーフィルタの製造方法の部分的概略工程を示す図である。図３では、着色されていない部分を有する画素を形成する場合を特に示しており、ここでは中央部に着色されていない部分を有するＲのサブ画素を形成する場合が、一例として示されている。所定のパターンを有するフォトマスクを用いて、形成する着色パターンの露光部分を調節することによって、このような未着色部分を有する画素を簡便に形成することができる。
【００７７】
図４は、本発明のカラーフィルタの製造方法の部分的概略工程を示す図である。図４では、濃着色部分および薄着色部分を有する画素を形成する場合を特に示しており、ここでは中心部に薄着色部分を有するＲのサブ画素を形成する場合が、一例として示されている。このような画素は、露光させる部分、透過露光量を制限する部分、および露光を遮断する部分を有するフォトマスクを用いて、着色パターンに基づく露光量を調節することによって、濃着色部分および薄着色部分を有する画素を簡便に製造することができる。このようなフォトマスクは、光遮断部と、２種以上の光透過率を有する部分を含む光透過部と、を有するフォトマスクであると言い換えることができる。ここでは、露光の度合いが強い部分は、露光量が制限された部分よりも通電性が高くなっており、そのため電着処理において、露光の度合いが強い部分は電着析出物の量も多くなり、そして露光量が制限された部分は電着析出物の量も制限されることとなる。
【００７８】
図５は、本発明のカラーフィルタの製造方法の部分的概略工程を示す図である。図５では、濃着色部分および薄着色部分を有する画素を形成する場合を特に示しており、ここでは中心部に濃着色部分を有するＲのサブ画素を形成する場合が、一例として示されている。このような画素は、露光させる部分、透過露光量を制限する部分、および露光を遮断する部分を有するフォトマスクを用いて、感光性樹脂層の露光を制御する。次いで、アルカリ溶液を用いて現像処理を施す。ここで露光の度合いが強い部分はアルカリ溶液によってより多く現像され、そして露光が制限された部分は現像の度合いも制限される。そしてこれを電着処理すると、より多く現像された部分は電着析出物の量も多くなり、そして現像が制限された部分は電着析出物の量も制限されることとなる。このようにして、濃着色部分および薄着色部分を有する画素を簡便に製造することができる。
【００７９】
この現像処理で用いることができるアルカリ溶液として、例えば、炭酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ類の水溶液、あるいはモノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ピロール、ピペリジン、ピペラジン、モノメチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジエチルヒドロキシルアミンなどの有機アミン類の水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシドなどの第４級アンモニウム塩の水溶液、アンモニア水などが挙げられる。
【００８０】
液晶表示装置
上記のようにして製造されたカラーフィルタを用いて、液晶表示装置を製造することができる。具体的には、
得られたカラーフィルタが有する着色パターン層の上に、第１の電極を形成する、カラーフィルタ基板形成工程、
第２の電極を有する対向基板を形成する対向基板形成工程、
第１の電極と第２の電極とが所定の空間を介在して対向するように、カラーフィルタ基板と対向基板とを配置する配置工程、
配置された両基板の周囲を封止する封止工程、および
カラーフィルタ基板と対向基板との間に形成された所定の空間に、液晶材料を封入する封入工程、
を包含する製造方法によって、本発明のカラーフィルタを有する液晶表示装置を製造することができる。
【００８１】
この工程において、対向基板に形成される第２の電極がアレイ層であってよい。この場合は、対向基板をアレイ基板ということもできる。また、カラーフィルタの着色パターン層の上に形成される第１の電極がアレイ層であってもよい。さらに、これらのカラーフィルタ基板および対向基板には、必要に応じた配向膜の形成およびラビング処理などが施される。
【００８２】
これらの両基板は、所定の空間を介在して対向するように配置される。後にこの空間に液層が封入されることとなる。こうして配置された両基板の周囲を、シール剤を用いて封止する。この封止の前に、必要に応じてスペーサー散布がなされる。両基板の間に形成された空間に液晶材料を封入し、そして封入口を封止して、液晶表示装置を得ることができる。
【実施例】
【００８３】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。尚、特に断らない限り、「部」は重量部を表わす。
【００８４】
調製例１  感光性樹脂層形成用組成物１の調製
アゾビスイソブチロニトリル  ２．０ｇを含むトルエン  ５０ｇ中に、ｔ−ブチルメタクリレート  ６５．０ｇ、ブチルアクリレート  ２０．０ｇおよびメチルメタクリレート２０．０ｇを加え、窒素気流中、６０℃で１０時間加熱撹拌を行った。これを冷却した後、反応生成物をテトラヒドロフランで希釈し、石油エーテル／メタノールで洗浄した。重合体は  ９３．０ｇ（収率９３％）および数平均分子量（ＧＰＣ）２２０００であった。この重合体をプロピレングリコールメチルエーテルアセテー中に固形物が２０重量％になるように溶解し、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートを重合体に対して２０重量％加えて、感光性樹脂層形成用組成物１を得た。
【００８５】
調製例２  感光性樹脂層形成用組成物２の調製
撹拌機、適下ロート、温度計を装着した３つ口フラスコに、ノボラック樹脂（ＯＨ当量：１２５）１２５ｇ（１モル）、１，２−ジアゾナフトキノン−５−スルホン酸クロライド６７ｇ（０．２５モル）、１，４−ジオキサン３００ｇ、メタノール１００ｇを遮光下で仕込み、１時間撹拌しながら溶解させた。このフラスコを、２５℃に調整した水浴中に浸し、トリエチルアミン２６．５ｇ（０．２６３モル）を内温が３０℃を超えないようにして適下した。
【００８６】
さらに１時間撹拌した後、反応生成物を０．１規定の塩酸水１５００ｍｌに注ぎ込んだ。上澄み液をデカンテーションで取り除き、析出物を酢酸エチル８００ｇで抽出し、水洗し、分液した。次いで４０℃で減圧ストリップを行うことにより、感光性樹脂層形成用組成物２である、１，２−ジアゾナフトキノンスルホニル基導入ノボラック樹脂１９１ｇを得た。得られた樹脂の数平均分子量は１００００であった。
【００８７】
調製例３  アニオン電着液用着色液の調製
レッド着色用電着液を以下の方法で調製した。ＣＩピグメントレッド１７７  ８０重量部、ＣＩピグメントイエロー８３  ２０重量部をポリカルボン酸系高分子界面活性剤(三洋化成社製 キャリボンＢ)３０重量部、イオン交換水３００重量部と混合した後、サンドミルを用いて１０時間分散し、加圧濾過した分散液に再びイオン交換水を加えて顔料濃度が１０％になるように調整し、また、アセトニトリルが電着液中に１５％になるように添加した。グリーン着色用電着液は、ＣＩピグメントグリーン３６  ９０重量部、ＣＩピグメントイエロー８３  １０重量部を使用してレッド着色用電着液と同様にして調製した。ブルー着色用電着液は、ＣＩピグメントブルー１５  ８０重量部、ＣＩピグメントバイオレット２３  ２０重量部を使用してレッド着色用電着液と同様にして調製した。またブラック着色用電着液は、ピグメントブラック（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌａｃｋ）７  １００重量部を使用して、レッド着色用電着液と同様にして調製した。
【００８８】
実施例１
調製例１で得られた感光性樹脂層形成用組成物１を、厚さ０.７cmのＩＴＯ膜付ガラス基板(日曹化成株式会社製)にスピンコーター(ダイナパート社製「ＰＲＳ−１４」)を用いて８００ｒｐｍ＊１０秒にて塗布し、熱風循環式クリーンオーブンにて１６０℃で１０分間加熱乾燥して、膜厚２．０μｍの感光性樹脂層を形成した。
【００８９】
得られた感光性樹脂層上に、カラーフィルタのブラック用マスクパターンを載置し、露光ギャップ１００μｍにて超高圧水銀ランプの露光機にて２０ｍＪ／ｃｍ２の露光量の紫外線を照射した。パターンマスクを除去して、１３０℃で１０分間後加熱を行った。こうして得られた、選択的に露光された感光性樹脂層を有する基板を、以下の電着液に浸漬した。
【００９０】
調製３で調製したピグメント・ブラック（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌａｃｋ）７が水溶液中に分散された黒色溶液に２３℃に２分間電着した。次いで、着色溶液中からガラス基板を取り出し、水洗し、１６０℃で１０分間乾燥させることにより、黒色を有する第１の着色パターンを得た。（第１パターン着色工程。）
【００９１】
次いで、カラーフィルタの赤用パターンマスクをブラック膜が形成されたガラス基板上に載置し、露光量を１００ｍＪ／ｃｍ２と調製３で調製したピグメントレッド（ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ）１７７を含む電着液を用いること以外は第１パターン着色工程と同様にして、ＰＶＣが５０％である赤色を有する第２の着色パターンを得た。（第２パターン着色工程）
【００９２】
次いで、カラーフィルタの緑用パターンマスクを用いて、ピグメント・グリーン（ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ）７を含む電着液を用いる以外は第２パターン着色工程と同様にして、ＰＶＣが５０％である緑色を有する第３の着色パターンを得た。（第３パターン着色工程）
【００９３】
次いで、カラーフィルタの青用パターンマスクを用いて、ピグメントブルー（ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ）１５を含む電着液を用いる以外は第２パターン着色工程と同様にして、ＰＶＣが５０％である青色を有する第４の着色パターンを得た。
【００９４】
最後に、ブラック、赤、緑、青色にパターン着色されたフィルタ材料の全面に紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ２照射した後に、２５０℃で２時間加熱焼成し、着色パターン層を得た。
【００９５】
実施例２
実施例１で用いた赤、緑、青パターンマスクが各画素ごとに透過部と反透過部の光透過率が夫々異なり、１００％透過部と５０％透過部からなるパターンマスクを用いる以外実施例１と同様にして着色することにより、各画素毎に透過部と半透過部の着色濃度が異なるパターンが形成された。
【００９６】
実施例３
調製例２で得られた感光性樹脂形成用組成物２を、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート中に固形物が２０重量部％になるように溶解した。この組成物を、厚さ０．４ｃｍのＩＴＯ膜付ガラス基板にスピンコーターを用いて８５０ｒｐｍ＊１５秒にて塗布し、熱風循環式クリーンオーブンにて１６０℃で１０分間加熱乾燥して、膜厚１．５μｍの感光性樹脂層を形成した。
【００９７】
得られた感光性樹脂層上に、実施例１と同様に黒色の第１の着色パターンを形成し、その後、赤、緑、青色パターンを実施例１と同様に形成して、着色パターン層を得た。
【００９８】
実施例４
黒色を有する第１の着色パターンを実施例１と同様に形成した。次いで、露光させる部分、透過露光量を制限する部分、及び露光を遮断する部分を有する赤用パターンマスクを用いて１００ｍＪ／ｃｍ２にて露光を行い、次いで２．３８％テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液を用いて２３℃にて３０秒間現像処理を行った。
【００９９】
パターンマスクの露光部分、及び透過露光量を制限する部分に相当する部位の現像後の膜厚を測定したところ、露光部分の現像後膜厚は０．５μｍであり、透過露光量を制限した部分は１．０μｍとなり、露光の度合いが強い部分はより多く現像されていた。
【０１００】
次いで、ピグメントレッド（ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ）１７７を用いること以外は実施例１の第１パターン着色工程と同様にして、赤色を有する第２の着色パターンを得た。
【０１０１】
上記着色工程により得られた着色膜の、露光により多く現像された部分に析出した膜厚は２．０μｍであり濃着色部が形成されていた。また下層の感光性樹脂層を含めると２．５μｍであった。
【０１０２】
一方、透過露光量を制限した部分に析出した膜厚は１．５μｍであり薄着色部が形成されていた。また下層の感光性樹脂層を含めると２．５μｍであり、濃着色部と薄着色部の膜厚差のない平坦な赤色パターンが形成された。
【０１０３】
次いで同様に、緑色を有する第３の着色パターン、及び青色を有する第４の着色パターンを着色することにより、各画素ごとに透過部と半透過部の着色濃度が異なり、且つ濃着色部と薄着色部の膜厚差のない平坦なパターンが形成された。
【０１０４】
着色パターン層の確認評価
実施例により得られた着色パターン層が感光性樹脂層の上に形成されていることを、以下の方法によって確認した。図６は実施例１によって形成された着色パターン層の膜厚をテンコール・インスツルメント社製、触針式膜厚計（ＦＰ−２）を用いて測定した結果を示すグラフである。着色パターン層の上からカッターナイフを用いて図８に示すように切込みを入れて、ＩＴＯ膜付ガラス基板を原点と設定し、触針式膜厚計の先端針を図８の矢印方向に移動させて測定した。図６のグラフから、着色パターンが形成された部分は、感光性樹脂層のみの部分と比べて膜厚が増加していることがわかる。図７は、光学電子顕微鏡を用いて撮影した着色パターン層の断面写真である。これは、実施例１によって形成された着色パターン層を、図８のように切断し、得られた試験片の切断断面を、光学電子顕微鏡を用いて撮影している。撮影に用いた光学電子顕微鏡は、オリンパス社製、大型顕微鏡（ＭＨＬ−320）である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の方法を用いることによって、繰り返し必要とされるレジストの現像操作を経ることなく、電着処理によってカラーフィルタを製造することができる。本発明により、簡便かつ生産性に優れたカラーフィルタの製造方法が提供される。この方法により得られるカラーフィルタは、解像度に優れるものである。さらにこの方法を用いることによって、未着色部分を有する画素を含むカラーフィルタ、そして濃着色部分および薄着色部分を有する画素を含むカラーフィルタなどを、簡便に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】従来のカラーフィルタの製造方法を示す概略工程図である。
【図２】本発明のカラーフィルタの製造方法を示す概略工程図である。
【図３】本発明のカラーフィルタの製造方法を示す部分的概略工程図である。
【図４】本発明のカラーフィルタの製造方法を示す部分的概略工程図である。
【図５】本発明のカラーフィルタの製造方法を示す部分的概略工程図である。
【図６】実施例１によって形成された着色パターン層の膜厚を測定した結果を示すグラフである。
【図７】電子顕微鏡を用いて撮影した着色パターン層の断面写真である。
【図８】試験片の切断状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１…基板、
２…電極層、
３、３’、３’’、３’’’、３’’’’…感光性樹脂層、
５、５’’５’’’…フォトマスク、
７…ブラックマトリックス、
９…１色目着色部、
１１…２色目着色部、
１３…３色目着色部、
１５…フォトマスク５’中の画素中央部の未着色部分形成用パターンマスク、
１７…フォトマスク５’中の画素中の薄着色部分形成用パターンマスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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